Thèse soutenue

Etude de l'interaction laser- materiau appliquee a l'analyse elementaire des solides

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Auteur / Autrice : Béatrice Salle
Direction : René-Louis Inglebert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Orléans

Résumé

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L'ablation laser, qui consiste a focaliser un faisceau laser de forte puissance sur une cible afin de la vaporiser, est utilisee pour l'analyse elementaire des materiaux par spectrometrie d'emission optique sur plasma produit par laser. Les performances analytiques pourraient etre ameliorees par une meilleure maitrise de l'interaction laser cible resultant d'une meilleure comprehension des mecanismes physiques mis en jeu dans le processus d'ablation laser. Dans ce but, l'influence de la duree d'impulsion (fs a ns) sur le processus de microablation laser (diametres d'interaction proches de 10 m), a pression atmospherique, est etudiee afin de definir les regimes d'interaction ou le plasma influence l'ablation et qui sont defavorables pour une bonne maitrise du procede en conditions de microanalyse. L'etude consiste a mettre en evidence les changements d'evolution de l'efficacite d'ablation lorsque l'irradiance laser augmente. Elle est effectuee a partir de l'observation des crateres formes en surface des metaux et de la realisation d'une imagerie resolue en temps des plasmas en expansion pendant et apres une impulsion laser. Les differents resultats montrent l'existence de deux regimes d'interaction dont la limite se situe entre 800 fs et 2 ps. Dans le regime fs, l'interaction est directe entre le laser et le metal. L'efficacite d'ablation est independante de la longueur d'onde et meilleure que dans le regime ps- ns. Dans ce regime ou le materiau est vaporise pendant l'impulsion laser, le plasma cree au dessus de l'echantillon absorbe, reflechit et diffuse le faisceau laser incident ce qui diminue l'efficacite par rapport au regime fs, dans des proportions qui dependent des parametres experimentaux (longueur d'onde, diametre d'interaction). Avec un laser ns multimode focalise avec un objectif de grande ouverture numerique, il est possible de reduire l'ecrantage plasma et d'obtenir un volume ablate identique a celui obtenu dans le regime d'interaction ideal fs.